DE69817908T2

DE69817908T2 - Vorrichtung zum Erfassen der Grösse und Position von Dokumenten für einen elektrophotographischen Kopierer

Info

Publication number: DE69817908T2
Application number: DE69817908T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Baba; Koichi Kudo; Sumiaki Aoba-ku Yokohama-shi Aoki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: EP0876048A2; US6252682B1; DE69817908D1; EP0876048A3; ES2205309T3; EP0876048B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dokumentfühlvorrichtung für einen elektrofotografischen Kopierer, Drucker, ein Faxgerät oder ein vergleichbares Bilderzeugungsgerät und betrifft insbesondere eine Dokumentfühlvorrichtung, die in der Lage ist, die Position und/oder die Größe eines Dokuments mit besserer Genauigkeit zu fühlen bzw. zu detektieren.
Ein Kopiergerät weist beispielsweise eine Funktion eines automatischen Lesens eines Dokuments auf, das auf dessen Glasplatte aufgelegt ist, und eine Auswahl eines Blattes derselben Größe wie das Dokument. Zu diesem Zweck weist das Kopiergerät eine Dokumentfühlvorrichtung zum Fühlen bzw. Detektieren der Größe eines Dokuments auf. Die Dokumentfühlvorrichtung ist in der Vergangenheit in verschiedenen Formen vorgeschlagen worden. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-77746 lehrt beispielsweise einen Dokumentpositionssensor, der eine Hologrammplatte und eine LED (Lichtemissionsdiode) verwendet. Um den Einfluss eines Rauschens zu verringern und die Genauigkeit des Lesevorgangs zu erhöhen, bildet der Dokumentpositionssensor einen Strahlfleck von einer beträchtlichen Größe auf einem Dokument aus. Licht, das aus der LED austritt, wird beschränkt und fällt dann auf die Hologrammplatte ein und wird gebeugt, um ein Dokument zu scannen bzw. abzutasten. Das Problem bei diesem Schema besteht jedoch darin, dass die Wellenlänge des Lichts, das aus der LED austritt, über eine gewisse Breite verbreitert ist. Als Folge bewirkt die Hologrammplatte, deren Beugungswinkel in erheblichem Maße von der Wellen länge abhängt, dass der Abtaststrahl aufgeweitet wird. Dies verringert die Fühl- bzw. Detektionsgenauigkeit der Vorrichtung, obwohl der Einfluss eines Rauschens, das Staub und Flecken auf einem Dokument zugeschrieben werden kann, verringert ist.
Eine LED, die für gewöhnlich in der Dokumentfühlvorrichtung enthalten ist, weist einen Emissionsbereich mit einer Breite von bis zu 0,3 mm × 0,3 mm auf. Wenn Licht, das aus der LED austritt, deshalb über Linsen und Spiegel auf ein Dokument einfällt und dann zu einer Fotodiode (PD) reflektiert wird, oder zu einem fotoelektrischen Messwandler, nimmt die Strahlbreite zu und ist es deshalb notwendig, dass die PD einen breiten lichtempfindlichen Bereich aufweist. Folglich fällt auch viel Stör- bzw. Streulicht auf die PD ein und verringert sich das S/N-Verhältnis (Signal-zu-Rausch-Verhältnis).
Außerdem wird ein Kopiergerät oder eine vergleichbare Bilderzeugungsvorrichtung mit der Dokumentfühlvorrichtung für gewöhnlich in einem Raum betrieben, der beispielsweise mit Leuchtstoffröhren beleuchtet ist. Unter dieser Bedingung ist es wahrscheinlich, dass die Dokumentfühlvorrichtung dabei versagt, ein Dokument genau zu fühlen bzw. zu detektieren, was an Störlicht liegt, das den Lampen zugeschrieben werden kann.
Technologien, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, werden auch beispielsweise in den japanischen Offenlegungsschriften Nrn. 5-58511 und 6-242391 offenbart.
Patent Abstract of Japan, Band 096, Nr. 011, 29. November 1996, und JP 08 179442 A , 12. Juli 1996, offenbart einen Originalgrößensensor, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Originals durch Formen von Licht, das von einer LED emittiert wird, zu detektieren.
US-A-5,289,262 offenbart ein Medienpositionierungssystem, um die Position des Mediums relativ zu dessen Referenzpositionen in einer Medien-Transportvorrichtung zu bestimmen, in welcher Medien, die einander gegenüber liegende Oberflächen aufweisen, entlang einer Bahn einer Spur mit einem räumlich variierenden Muster auf den Medien transportiert werden, wobei das Ausrichtungssystem einen Lichtsensor umfasst, der eine lichtempfindliche Oberfläche aufweist, die einer Oberfläche des Mediums in mindestens einer ungefähren Ausrichtung mit der Spur zugewandt ist, wobei die lichtempfindliche Oberfläche mehrere Abschnitte umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dokumentfühlvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein genaues Dokumentfühlen ohne Erhöhung der Kosten zu verbessern.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch den Gegenstand nach Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen gerichtet.
VORTEILE
Es ist vorteilhaft, eine Dokumentfühlvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Anzahl von Teilen bzw. Bauelementen und deshalb die Kosten zu reduzieren.
Es ist vorteilhaft, eine Dokumentfühlvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Dokument in stabiler Weise zu fühlen, ohne durch Störlicht beeinflusst zu werden, das Leuchtstoffröhren oder ähnlichen Beleuchtungsvorrichtungen zugeschrieben werden kann.
Vorteilhaft umfasst eine Dokumentfühlvorrichtung eine Lichtquelle, die mittels einer LED realisiert ist. Ein Formungselement formt Licht, das von der Lichtquelle her rührt, um so einen schmalen Strahl zu formen. Ein Scan- bzw. Abtastabschnitt lenkt den Strahl mittels eines sich drehenden oder vibrierenden Reflexionselements um, um so zu bewirken, dass der Strahl ein Dokument abtastet. Ein optischer Isolator trennt Licht, das von dem Dokument reflektiert wird und entlang einer Beleuchtungsbahn auf einem optischen Strahlengang zurückkehrt. Ein Kondensor sammelt das Licht, das von dem optischen Isolator getrennt wird. Ein fotoelektrischer Messwandler wandelt das Licht, das von dem Kondensor gesammelt wird, in ein entsprechendes elektrisches Signal. Eine Kantenfühlvorrichtung fühlt basierend auf dem elektrischen Signal und der Synchronisation zum Abtasten des Dokuments die Kanten des Dokuments, um so die Größe und die Position des Dokuments zu bestimmen.
Vorteilhaft umfasst eine Dokumentfühlvorrichtung auch eine transparente Glasplatte, auf welcher ein Dokument abgelegt werden soll, eine Abdeckplatte, die geöffnet werden kann und die das Dokument, das auf die Glasplatte abgelegt ist, abdecken kann, einen Abtastabschnitt, um den Lichtstrahl zu veranlassen, sequenziell die Unterseite der Abdeckplatte und dann das Dokument abzutasten, einen Lichtempfangsabschnitt, um in Antwort auf Licht, das von dem Dokument reflektiert wird, ein Signal auszugeben, das der Länge eines Einfallpfads entspricht, und eine Signalverarbeitungsschaltung, um das Signal elektrisch zu verarbeiten, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird, um so das Signal zu binärisieren bzw. zu digitalisieren. Der Lichtempfangsabschnitt weist einen Fotosensor mit zumindest vier lichtempfindlichen Bereichen auf, die symmetrisch in Bezug auf die Mitte des Fotosensors angeordnet sind, einen Kondensor, der benachbart zu der Vorderseite des Fotosensors auf der optischen Achse des Fotosensors angeordnet ist, um einfallendes Licht auf einen einzelnen Punkt zu fokussieren, sowie entweder eine zylindrische Linse oder einen optischen Keil. Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst zumindest eine Schaltung, um zu bestimmen, dass Signale, die von zumindest zwei symmetrischen Bereichen der lichtempfindlichen Bereiche des Fotodetektors abgeleitet werden, in ihrer Amplitude verschieden sind.
Außerdem umfasst eine Dokumentfühlvorrichtung vorteilhaft einen Lichtemittierabschnitt, um Licht zu emittieren, und einen Lichtempfangsabschnitt, um eine Reflexion von einem Dokument zu empfangen, das von dem Licht, das von dem Lichtemittierabschnitt abgegeben wird, beleuchtet wird. Der Lichtempfangsabschnitt umfasst einen Kondensor, um die Reflexion zu sammeln bzw. zu fokussieren, eine zylindrische Linse, in welche Licht, das von dem Kondensor ausgegeben wird, einfällt, und eine Lichtempfangsvorrichtung, um Licht zu empfangen, das von der zylindrischen Linse ausgegeben wird. Die Lichtempfangsvorrichtung weist zumindest vier lichtempfindliche Bereiche auf, die so mittels Linien unterteilt sind, um symmetrisch in Bezug auf die Mitte der Lichtempfangsvorrichtung angeordnet zu sein. Die Linien verlaufen senkrecht oder parallel zu einer Richtung, in welcher das Licht das Dokument abtastet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn diese gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, ersichtlicher werden, worin:
1 ein Kopiergerät mit einer herkömmlichen Dokumentfühlvorrichtung zeigt, die ein Astigmatismusverfahren verwendet;
2 die Dokumentfühlvorrichtung gemäß der 1 genauer zeigt;
3 eine herkömmliche Dokumentfühlvorrichtung zeigt, die eine LED verwendet;
4 eine erste Ausführungsform der Dokumentfühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5A und 5B das Problem bei einer herkömmlichen Dokumentfühlvorrichtung aufzeigen, die ein Messerschneiden-Verfahren verwendet;
6A und 6B Ansichten sind, die nützlich für ein Verständnis des Vorteils der ersten Ausführungsform im Vergleich zu dem Messerschneiden-Verfahren sind;
7A und 7B Strahlflecke zeigen, die auf einer viergeteilten PD ausgebildet werden, die in einer herkömmlichen Dokumentfühlvorrichtung vom Astigmatismustyp beinhaltet sind;
8A und 8B Strahlflecken zeigen, die auf einer PD, die identisch zu der PD gemäß den 7A und 7B sind, gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden;
9 eine zweigeteilte PD oder eine PD vom Typ Kreis-in-Rechteck zeigt;
10A eine spezielle Konfiguration eines optischen Isolators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10B einen speziellen Zustand zeigt, in welchem der Isolator gemäß der 10A verwendet wird;
11A eine andere spezielle Konfiguration des optischen Isolators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
11B einen speziellen Zustand zeigt, in welchem der Isolator gemäß der 11A eingesetzt wird;
12A eine spezielle Anordnung von herkömmlichen optischen Elementen zeigt;
12B eine spezielle Konfiguration eines optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
13A eine andere spezielle Anordnung der herkömmlichen optischen Teile zeigt;
13B ein andere spezielle Konfiguration des optischen Teils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 eine spezielle Anordnung zeigt, bei der eine Dokumentfühlvorrichtung mit einer herkömmlichen Strahlabtastung in einem Kopiergerät verwendet wird;
15 eine herkömmliche Dokumentkantenfühlvorrichtung zeigt, die das Astigmatismusverfahren verwendet;
16A–16C einen speziellen Zustand zeigen, in welchem ein Abstand mit Hilfe des herkömmlichen Astigmatismusverfahrens unter Verwendung einer lichtempfindlichen 2 × 2-Oberfläche gemessen wird;
17A ein spezielles Signal zeigt, das von der in den 15 und 16A–16C gezeigten Strahlabtastung abgeleitet wird;
17B eine Signalform zeigt, die repräsentativ für ein Dokument ist und auftritt, wenn das Signal gemäß der 17A mit Hilfe eines im Voraus gewählten Schwellenwertes binarisiert bzw. digitalisiert wird;
18 einen speziellen Zustand zeigt, in welchem ein Kopiergerät beispielsweise mit der Dokumentfühlvorrichtung in einem beleuchteten Raum verwendet wird;
19 einen speziellen Zustand zeigt, in welchem sich das Bild von Störlicht über die lichtempfindliche Oberfläche eines Fotosensors bewegt;
20A eine Signalform zeigt, die repräsentativ für das Ergebnis einer Berechnung von (A1 + A2) – (B1 + B2) ist, die in dem in der 19 gezeigten Zustand ausgeführt wird;
20B eine Signalform zeigt, die durch Digitalisieren des Signals gemäß der 20A mittels eines im Voraus ausgewählten Schwellenwertes erzeugt wird;
21 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 eine spezielle Konfiguration eines Hologramm-Scanners zeigt;
23 eine spezielle Konfiguration eines Prisma-Scanners zeigt;
24 ein Blockdiagramm ist, das schematisch eine Schaltung zum Ausführen einer Berechnung mit den Ausgangssignalen eines in der 21 gezeigten Fotosensors zeigt;
25 einen speziellen Zustand zeigt, in welchem das Bild von Störlicht sich über die lichtempfindliche Oberfläche eines Fotosensors bewegt;
26A–26D Signalformen zeigen, die repräsentativ für ein Signal sind, das in der Schaltung gemäß der 24 in dem Zustand gemäß der 25 auftritt;
27A–27C Signalformen zeigen, die repräsentativ für Signale sind, die in der Schaltung gemäß der 24 auftreten, wenn eine Reflexion von einem Dokument sich über die lichtempfindliche Oberfläche des Fotosensors bewegt;
28 ein Blockdiagramm ist, das schematisch eine andere spezielle Schaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale des Fotosensors zeigt;
29A–29D Signalformen zeigen, die repräsentativ für Signale sind, die in der Schaltung gemäß der 28 in dem Zustand gemäß der 27 auftreten;
30 ein Blockdiagramm ist, das schematisch eine andere spezielle Schaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale des Fotosensors zeigt;
31A–31C Signalformen zeigen, die repräsentativ für Signale sind, die in der Schaltung gemäß der 30 in dem Zustand gemäß der 25 auftreten;
32 ein Blockdiagramm ist, das schematisch eine andere spezielle Schaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale des Fotosensors zeigt;
33 einen speziellen Zustand zeigt, in welchem der Ort bzw. Fokus eines Abtaststrahls auf ein Dokument einfällt;
34 zeigt, wie ein Lichtbild, das auf einen Fotosensor einfällt, in dem Zustand gemäß der 33 variiert;
35 Signalformen zeigt, die repräsentativ für Signale sind, die von Subtrahierern, die in der 32 gezeigt sind, in dem Zustand gemäß der 33 ausgegeben werden;
36 einen Zustand zeigt, in welchem die Strahlabtastrichtung dieselbe ist wie in der 33, aber die Richtung der Dokumentränder um 90 Grad gedreht ist;
37 Signalformen zeigt, die repräsentativ für Signale sind, die von den Subtrahierern gemäß der 32 in dem Zustand gemäß der 36 ausgegeben werden;
38A und 38B eine achte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
39 einen speziellen Zustand zeigt, in welchem das Bild von Störlicht sich über die lichtempfindliche Oberfläche eines Fotosensors bewegt;
40A und 40B Signalformen (A1 + A2) und (B1 + B2) zeigen, die von dem Fotosensor in dem Zustand gemäß der 39 ausgegeben werden;
41A und 41B Abstandssignale zeigen, die jeweils in dem Zustand gemäß der 39 auftreten, wenn die Richtung des Astigmatismus horizontal ist und wenn dieser vertikal ist;
42 und 43 Blockdiagramme sind, die jeweils schematisch eine andere spezielle Konfiguration der Schaltung zum Ausführen einer Berechnung mit den Ausgangssignalen des Fotosensors zeigen;
44A–44D eine Beziehung zwischen der Bewegung eines Bildes, die beispielsweise einer Leuchtstofflampe zugeschrieben werden kann, und dem Ausgangssignal zeigen;
45A und 45B jeweils eine spezielle Anordnung zeigen, in welcher eine optische Vorrichtung oder optische Vorrichtungen mit einer Linse an einem hohlen zylindrischen Halter fest angebracht sind;
46 eine spezielle Konfiguration einer Linse zeigt; und
47 eine spezielle Konfiguration eines Fotosensors mit einer zylindrischen Linse auf dessen lichtempfindlicher Oberfläche zeigt.
In den Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen identische strukturelle Elemente.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird kurz Bezug genommen werden auf eine Bilderzeugungsvorrichtung, die eine herkömmliche Dokumentfühlvorrichtung umfasst. Wie in der 1 gezeigt, umfasst die Bilderzeugungsvorrichtung, beispielsweise ein Kopiergerät, eine Glasplatte 1, auf welcher ein Dokument 2 abgelegt werden soll. Eine Abdeckplatte 3, die geöffnet werden kann, bedeckt die Oberseite des auf der Glasplatte 1 abgelegten Dokuments 2. Die Dokumentfühlvorrichtung, die mit 4 bezeichnet ist, fühlt die Ränder des Dokuments 2, um die Position und Größe des Dokuments 2 zu bestimmen. Wie in der 2 im Detail gezeigt, fällt in der Dokumentfühlvorrichtung eine Reflexion von dem beleuchteten Dokument 2 auf eine PD oder einen fotoelektrischen Messwandler 5 ein. Genauer gesagt, wird Licht, das von einer LED oder einer vergleichbaren Lichtquelle 11 abgestrahlt wird, nach rechts reflektiert, wie in der 2 gezeigt, und zwar mit Hilfe eines halbdurchlässi gen Spiegels bzw. optischen Isolators 6, und fällt dieses dann auf einen drehbeweglichen Spiegel 8 über eine Linse 7 ein. Der drehbewegliche Spiegel 8 besteht aus einer Mehrzahl von Spiegeln und wird mit Hilfe eines Motors 9 mit einer im Voraus ausgewählten Frequenz bzw. Periode gedreht. Als Folge tastet das Licht, das über die Linse 7 auf den Spiegel 8 einfällt, die Oberfläche des Dokuments 2 in Form eines Abtaststrahls 10 ab.
Die 3 zeigt eine andere herkömmliche Dokumentfühlvorrichtung. Wie gezeigt ist, wird das Licht, das von der LED 11 abgestrahlt wird, mit Hilfe einer Linse 12 gesammelt und fällt dieses dann auf das Dokument 2 über eine Öffnung ein, die in der Mitte des Spiegels 13 ausgebildet ist. Die resultierende Reflexion von dem Dokument 2 wird von dem Spiegel 13 zu einem Kondensor bzw. eine Sammellinse 14 reflektiert und fällt dann auf die PD5 ein. Das Problem bei dieser Konfiguration besteht darin, dass die Fläche der Öffnung, die in dem Spiegel 13 ausgebildet ist, bei einer Vergrößerung der Größe des Lichtes vergrößert werden sollte, um von der LED 11 abgestrahlt zu werden. Dies verkleinert die Fläche des Spiegels 13, die für die Ausbreitung der Reflexion von dem Dokument 2 zu der PD5 zur Verfügung steht, und ist deshalb dazu geeignet, den effizienten Einsatz des Reflexionsstrahls zu mindern. Um die vorgenannte Fläche des Spiegels 13 zu vergrößern, muss der Spiegel 13 und deshalb die gesamte Bilderzeugungsvorrichtung in ihrer Größe vergrößert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Dokumentfühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben werden. Kurz gesagt, zeichnet sich die beispielhafte Ausführungsform dadurch aus, dass eine Lichtquelle mittels einer LED, die einen kleinen Emissionsbereich aufweist, realisiert ist. Während eine Kollimatorlinse in der Nähe der Lichtquelle für gewöhnlich eine Brennweite von beispielsweise etwa 5 mm aufweist, beträgt der Abstand zu einem Dokument etwa 250 mm. Wenn von der herkömmlichen LED mit einem Emissionsbereich von etwa 0,3 mm Verwendung gemacht wird, bildet diese einen Strahlfleck mit einem Durchmesser von etwa 15 mm auf einem Dokument aus, wenn man dies einfach geometrisch rechnet.
Um jedoch verschiedene Dokumentgrößen einschließlich von A- und B-Serien und Inch-Serien zu fühlen, ist eine Auflösung von 6 mm sehr wichtig. Im Hinblick darauf, verwendet die zu beschreibende Ausführungsform eine LED mit einem Emissionsbereich von kleiner oder gleich 0,1 mm. Ein solcher Emissionsbereich realisiert erfolgreich einen Strahldurchmesser von 15 mm, obwohl der tatsächliche Strahl auf Grund des Abbildungsfehlers eines Spiegels und desjenigen einer Linse einen geringfügig größeren Durchmesser aufweisen wird.
Insbesondere, wie in der 4 gezeigt, umfasst das Ausführungsbeispiel eine LED 11, die den vorgenannten kleinen Emissionsbereich aufweist. Mit dieser LED 11 ist es möglich, den Strahldurchmesser auf einem Dokument 2 zu reduzieren und deshalb ein akkurates Fühlen zu verbessern. Außerdem ermöglicht der kleine Strahldurchmesser, dass eine Öffnung, die in der Mitte eines Spiegels oder optischen Isolators 13 ausgebildet ist, um den Lichtstrahl durchzulassen, verkleinert werden kann. Daraus folgt, dass mit dem Spiegel 13 eine größere Spiegelfläche zur Verfügung steht und die effiziente Lichtausbreitung des Reflexionsstrahls von dem Dokument 2 über einen Kondensor 14 zu einer PD5 fördert.
Das Ausführungsbeispiel ist wie folgt bei einem Messerschneiden-Verfahren einsetzbar. Das Messerschneiden-Verfahren trennt einen Reflexionsstrahl von einem Dokument und veranlasst diesen dazu, über einen Kondensor zweigeteilte PDs zu erreichen. Eine Messerschneide ist benachbart zu einer der PDs angeordnet, um das zu der PD gerichtete Licht zu beugen. In dieser Konfiguration ist eine Größenbeziehung zwischen Spannungen, die von den beiden PDs ausgegeben werden, invertiert, und zwar in Abhängigkeit von dem Durchmesser eines Strahlflecks, der auf den PDs ausgebildet ist. Dies ermöglicht, dass ein Reflexionsstrahl von einem Dokument und ein Reflexionsstrahl von einer Abdeckplatte, die weiter entfernt ist als das Dokument, voneinander unterschieden werden können. Als Folge können die Ränder des Dokuments und deshalb die Position und Größe des Dokuments bestimmt werden.
Wenn jedoch die herkömmliche LED mit einem großen Emissionsbereich verwendet wird, ist die Differenz zwischen den Spannungen, die von den beiden PDs ausgegeben werden, nicht wahrnehmbar, was in einem ungenauen Fühl- bzw. Detektionsvorgang resultiert.
Die 5A und 5B demonstrieren die Betriebsweise einer Dokumentfühlvorrichtung vom Messerschneiden-Typ, die die herkömmliche LED mit einem großen Emissionsbereich verwendet. Die 6A und 6B zeigen, welche Vorteile das Ausführungsbeispiel gegenüber der in den 5A und 5B gezeigten Vorrichtung aufweist. In jeder der 5A–6B sind zwei PDs 15 (PD1 und PD2) und eine Messerschneide 16 gezeigt, die benachbart zu einer der PDs 15 angeordnet ist.
Genauer gesagt, zeigt die 5A einen Zustand, in welchem ein Reflexionsstrahl von einem entfernten Objekt auf die PD1 und PD2 einfällt, während die 5b einen Zustand zeigt, in welchem ein Reflexionsstrahl von einem nahegelegenen Objekt auf dieselben einfällt. Man wird erkennen, dass Spannungen, die von der PD1 und PD2 ausgegeben werden, sich wenig zwischen dem Zustand gemäß 5A und dem Zustand gemäß der 5B unterscheiden, was die Genauigkeit des Fühlvorgangs verringert. Im Gegensatz dazu ist, wenn die LED mit einem kleinen Emissionsbereich verwendet wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel, der Strahldurchmesser, der auf den PDs 15 ausgebildet ist, nicht verschmiert bzw. unscharf. Folglich ist die Beziehung der Größen zwischen den Ausgangssignalen der PD1 und PD2 in Bezug auf einen Reflexionsstrahl von einem entfernten Objekt (Abdeckplatte), in der 6A gezeigt, und einem Reflexionsstrahl von einem nahe gelegenen Objekt (Dokument) in der 6B gezeigt, invertiert. Dies unterscheidet klar solche zwei verschiedenen Reflexionsstrahlen und stellt auf diese Weise einen genauen Fühlvorgang der Position eines Dokuments sicher.
Das Ausführungsbeispiel kann auch auf das herkömmliche Astigmatismusverfahren angewendet werden. Die 7A und 7B zeigen jeweils einen Strahlfleck, der auf eine Quadranten-PD unter Verwendung einer herkömmlichen LED ausgebildet und von einem entfernt gelegenen Objekt abgeleitet wird, und einen Strahlfleck, der darauf ausgebildet und von einem nahe gelegenen Objekt abgeleitet wird. Die 8A und 8B zeigen jeweils einen Strahlfleck, der bei dem Ausführungsbeispiel auf einer Quadranten-PD ausgebildet ist und von einem entfernt gelegenen Objekt abgeleitet ist, und einen Strahlfleck, der darauf ausgebildet und von einem nahe gelegenen Objekt abgeleitet wird. Das Astigmatismusverfahren bewirkt, dass ein Reflexionsstrahl von einem Dokument über einen Kondensor und eine zylindrische Linse bzw. Zylinderlinse auf eine Quadranten-PD einfällt. Die zylindrische Linse versieht den Reflexionsstrahl mit einem Astigmatismus, mit der Folge, dass die Form eines Strahlflecks auf der PD in Entsprechung zu dem Abstand zu dem Objekt variiert. Wie jedoch in den 7A und 7B gezeigt ist, ist, wenn die LED einen großen Emissionsbereich aufweist, der gesammelte bzw. fokussierte Lichtstrahl, der auf die vier Bereiche A1, A2, B1 und B2 der PD einfällt, verschmiert und wird dessen Strahldurchmesser erhöht. Als Folge ist der Unterschied in der Form auf der PD, welcher repräsentativ für einen Unterschied im Abstand ist, nicht aussagekräftig, was die Genauigkeit des Randfühlvorgangs herabsetzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel hat die LED einen Bereich, der klein genug ist, um zu verhindern, dass der Lichtstrahl, der auf die Quadranten-PD einfällt, unscharf wird. Genauer gesagt, wie in den 8A und 8B gezeigt, bildet der fokussierte Lichtstrahl auf der Quadranten-PD in Entsprechung zu dem Abstand zu dem Objekt entweder einen in vertikaler Richtung längserstreckten Fleck oder einen in horizontaler Richtung längserstreckten Fleck, so dass die Ränder des Dokuments genau gefühlt werden können.
Wie in der 9 gezeigt, kann das Ausführungsbeispiel auch bei einem Strahlgrößen-Verfahren eingesetzt werden, das eine PD vom Typ Kreis-in-Rechteck oder zweigeteilte PDs 21 und 22 als fotoelektrische Messwandler verwendet. Im Grunde genommen erhöht sich, wie auch bei dem Strahlgrößen-Verfahren, der Strahldurchmesser auf den PDs vom Typ Kreis-in-Rechteck mit einer Zunahme des Emissionsbereichs der LED. Dies erhöht die Größe der PDs und deshalb die Gesamtgröße der Dokumentfühlvorrichtung. Außerdem bewirken die PDs mit einer großen Fläche, dass auf diese viel Störlicht einfällt, was in einer Abnahme des SN-Verhältnisses resultiert. Das Ausführungsbeispiel löst sämtliche der vorgenannten Probleme, die durch den kleinen Emissionsbereich der LED hervorgerufen werden. Das heißt, die Ausführungsform verringert die Größe der PDs und deshalb die Gesamtgröße der Fühlvorrichtung, während gleichzeitig das SN-Verhältnis durch Reduzieren des Störlichts verbessert wird.
Eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der 10A, 10B, 11A und 11B beschrieben werden. Während diese Ausführungsform ebenfalls eine LED mit einem kleinen Emissionsbereich als Lichtquelle verwendet, sollte bevorzugt ein optischer Isolator zum Trennen eines Reflexionsstrahls von einem Dokument mit der nachfolgenden Konfiguration bereitgestellt sein. Wie in der 10A gezeigt, ist beispielsweise Aluminium durch Aufdampfen auf einen Teil einer transparenten Glasscheibe aufgebracht, um einen Spiegelabschnitt 23a auszubilden. Wie in der 10B gezeigt, ist die Glasscheibe mit dem Spiegelabschnitt 23A so positioniert, dass Licht, das von der Lichtquelle 11 ausgestrahlt wird, mit Hilfe des Spiegelabschnitts 23a zu dem einen Dokument hin reflektiert wird, während ein Reflexionsstrahl von dem Dokument über den transparenten Abschnitt und einen Kondensor 14 auf die PD15 einfällt.
Der in der 10A gezeigte Isolator erhöht merklich die Lichttransmissionseffizienz und verringert deshalb im Vergleich zu dem herkömmlichen halbdurchlässigen Spiegel einen Lichtverlust. Dies verringert die Menge an Licht, die für die Lichtquelle benötigt wird, und verringert deshalb den Stromverbrauch, eine Verschlechterung der Lichtquelle und begünstigt Maßnahmen gegen eine Wärmeerzeugung. Während der in der 4 gezeigte Isolator dazu neigt zu bewirken, dass ein diffuser Reflexionsstrahl von Beleuchtungslicht oder Licht, das von einem Dokument an dessen gesamtem Rand reflektiert wird, auftritt, treten diese Effekte bei dem Ausführungsbeispiel nicht auf und wird deshalb die Genauigkeit eines Dokumentfühlvorgangs verbessert.
Wie in den 11A und 11B gezeigt, kann ein optischer Isolator 24 verwendet werden, bei dem der vorgenannte Spiegelabschnitt und der transparente Abschnitt miteinander vertauscht sind. Genauer gesagt, wie in der 11A gezeigt, ist der Isolator 24 mit Hilfe einer transparenten Glasscheibe realisiert, dessen Oberfläche 24a beispielsweise mit Aluminium mit Ausnahme ihres Mittelabschnittes bedeckt ist. Wie in der 11B gezeigt, ist der Isolator 24 so positioniert, dass ein Lichtstrahl von der Lichtquelle 11 durch den transparenten Mittelabschnitt zu einem Dokument hin transmittiert wird, während ein Reflexionsstrahl von dem Dokument von dem Spiegelabschnitt über den Kondensor 14 zu der PD5 hin reflektiert wird. Mit diesem Isolator 24 kann die Dokumentfühlvorrichtung ebenfalls Licht effizient ausnutzen, was an dem kleinen Emissionsbereich der LED liegt.
Die 12A und 12B zeigen eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der 12A gezeigt, ist es üblich gewesen, einen Kondensor 26 und eine zylindrische Linse 27 als separate Elemente zu realisieren. Wie in der 12B gezeigt, verwendet das Ausführungsbeispiel eine einzige Linse 28 in der Form eines Kunststoffformkörpers. Dies reduziert erfolgreich die Gesamtgröße der Dokumentfühlvorrichtung, die Anzahl von Montageschritten und die Kosten sowie einen Lichtverlust, der Reflexionen von bzw. an Teilelementen zugeschrieben werden kann.
Die 13A und 13B zeigen eine Modifikation der dritten Ausführungsform. Wie in der 13A gezeigt, ist es üblich gewesen, den optischen Isolator 23, den Kondensor 26 zum Sammeln eines Reflexionsstrahls von einem Dokument und, falls erforderlich, eine zylindrische Linse 27 als separate Elemente zu realisieren. Bei dieser Modifikation, wie in der 13B gezeigt, sind der Isolator 23, der Kondensor 26 und, falls erforderlich, die zylindrische Linse 27 als einzelne Formkörperlinse 29 realisiert. Die Linse 29 umfasst einen Vorsprung 29a, der beispielsweise mit Aluminium teilweise bedeckt ist, um einen Spiegel auszubilden. Die in der 13B gezeigte Konfiguration förder weiterhin die Verkleinerung des Lichtverlustes, der Gesamtgröße der Vorrichtung und die Kosten.
Wie vorstehend ausgeführt, erzielen die erste bis dritte Ausführungsform zahlreiche nicht da gewesene Vorteile wie folgt:

(1) Eine LED mit einem kleinen Emissionsbereich wird als Lichtquelle verwendet. Eine solche LED reduziert das Aufspreizen eines Lichtstrahls entlang eines optischen Strahlengangs und deshalb des Durchmessers eines Strahlflecks, der auf eine PD einfällt. Dies ermöglicht, dass Ränder eines Dokuments genau gefühlt werden können, und verbessert somit deutlich die Fühl- bzw. Detektionsgenauigkeit.
(2) Eine fotoelektrische Messwandlervorrichtung und eine Dokumentrand-Fühlvorrichtung verwenden die vorgenannte LED in Kombination mit einem Messerschneiden-Verfahren, einem Astigmatismusverfahren oder einem Strahlgrößen-Verfahren. Dies verringert ebenfalls das Aufspreizen des Lichtstrahls auf dem optischen Strahlengang und deshalb des Durchmessers des Lichtstrahlflecks auf der PD. Folglich werden die charakteristischen Eigenschaften, die für jedes der vorgenannten Verfahren kennzeichnend sind, in ausreichendem Maße ausgeprägt.
(3) Eine optische Isolatorvorrichtung zum Trennen eines Reflexionsstrahls von einem Dokument, der auf einem Beleuchtungs-Strahlengang zurückkehrt wird mit Hilfe eines transparenten Elements, das einen Spiegelabschnitt umfasst, realisiert. Die Isolatorvorrichtung verringert deshalb einen Verlust auf dem optischen Strahlengang und fördert somit die effiziente Verwendung von Licht, das mit einer Lichtquelle zur Verfügung steht.
(4) Zumindest ein Kondensor und eine zylindrische Linse bzw. Zylinderlinse werden einstückig miteinander formgegossen. Dies verringert weiter den Lichtverlust und verringert außerdem die Gesamtgröße der Vorrichtung, während zugleich die Anzahl von Elementen und die Kosten verringert werden.
(5) Zumindest der Isolator, der Kondensor und die zylindrische Linse werden einstückig miteinander formgegossen. Eine Vorrichtung zum Trennen eines Reflexionsstrahls von einem Dokument oder eine Vorrichtung zum Reflektieren von Licht, das von einer Lichtquelle herrührt, wird mit Hilfe eines Spiegels realisiert, der in einem Vorsprung vorgesehen ist, der von dem vorgenannten Formkörper vorsteht. Dies reduziert weiter die Anzahl von Elementen.
(6) Die LED hat einen Emissionsbereich, dessen Durchmesser kleiner oder gleich 0,1 mm ist. Mit einer solchen LED ist es möglich, einen kleinen Lichtstrahl zu erzeugen, der zum Fühlen von Dokumenten mit verschiedenen Größen benötigt wird, und somit die Genauigkeit des Fühlvorgangs im Vergleich zu den herkömmlichen Fühlvorrichtungen merklich zu verbessern.

Es wird Bezug genommen werden auf die 14, um eine herköminliche Dokumentfühlvorrichtung vom Strahlabtasttyp zu beschreiben, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-242391, die vorstehend genannt wurde, gelehrt wird. Wie gezeigt ist, umfasst die Dokumentfühlvorrichtung einen Hologramm-Scanner bzw. eine Abtastvorrichtung 243, einen Spiegel 242, der mit einer Öffnung ausgebildet ist, einen Halbleiterlaser bzw. eine Lichtquelle 241 und einen Fotosensor bzw. eine Strahlfühlvorrichtung 244. Im Betrieb fällt ein Laserstrahl, der von dem Laser 241 abgestrahlt wird, über die Öffnung des Spiegels 242 auf den Hologramm-Scanner 242 ein. Der Hologramm-Scanner 243 beugt den einfallenden Laserstrahl. Dies in Kombination mit der Tatsache, dass der Scanner 243 mit Hilfe eines Motors gedreht wird, bewirkt, dass der gebeugte Lichtstrahl eine Glasplatte 245 kreisförmig abtastet; ein Dokument 246 ist auf der Glasplatte 245 abgelegt. Der Lichtstrahl wird durch die Abschnitte der Glasplatte 245 transmittiert, wo das Dokument 246 nicht vorhanden ist, wird jedoch von den anderen Bereichen diffus gestreut, wo das Dokument 246 vor banden ist. Das diffus gestreute bzw. reflektierte Licht kehrt zu der Fühlvorrichtung zurück und wird über den Spiegelabschnitt des Spiegels 242 von dem Fotosensor 244 gefühlt bzw. detektiert.
Der Fotosensor 244 gibt ein Signal für die Abschnitte der Glasplatte 245 aus, wo das Dokument 246 vorhanden ist, gibt dieses jedoch nicht für diejenigen Abschnitte aus, wo das Dokument 246 nicht vorhanden ist. Die Fühlvorrichtung ist deshalb in der Lage zu bestimmen, ob das Dokument 246 auf einer Abtastzeile vorhanden ist oder nicht. Außerdem ist es durch Auswählen einer angemessenen Abtastposition möglich, verschiedene weitere Informationen einschließlich der Größe und Position des Dokuments 246 zu erhalten.
Das Problem mit der Dokumentfühlvorrichtung, welche die in der 14 gezeigten wieder abbildenden Optiken verwendet, besteht darin, dass es extrem schwierig ist, ein Dokument dadurch genau zu fühlen, dass man sich auf die Intensität der Reflexion von dem Dokument 246 verlässt. Dies liegt daran, dass, wenn eine Abdeckplatte geschlossen ist, eine Reflexion von der Abdeckplatte ebenfalls gefühlt wird. Um dieses Problem zu beheben, können die Ränder eines Dokuments dadurch gefühlt werden, dass man auf der Grundlage eines Abstands zu der Dokumentfühlvorrichtung zwischen dem Dokument und der Abdeckplatte unterscheidet. Die 15 zeigt eine Randfühlvorrichtung, die das Astigmatismusverfahren verwendet, bei dem es sich um ein typisches Abstandfühlschema handelt. Die Randfühlvorrichtung weicht von der herkömmlichen wieder abbildenden Optik dahingehend ab, dass eine zylindrische Linse oder ein Keil in einem Lichtempfangsabschnitt eingefügt ist, um einen Astigmatismus hervorzurufen, und dass ein Fotosensor einen lichtempfindlichen Bereich mit zwei Zeilen und zwei Spalten aufweist.
Genauer gesagt, wie in der 15 gezeigt, fällt ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle 250 abgestrahlt wird, über eine Linse 251 auf einen halbdurchlässigen Spiegel, einen Spiegel mit einer Öffnung, auf einen teilweise reflektierenden Spiegel oder ein ähnliches Strahlteilelement 252 ein. Das Strahlteilelement 252 faltet den einfallenden Lichtstrahl zurück und richtet diesen auf einen Spiegel, der in einem Strahlabtastabschnitt 253 enthalten ist. Der von dem Spiegel reflektierte Lichtstrahl tastet eine Glasplatte 248 ab. Der bislang beschriebene optische Strahlengang ist derselbe wie der optische Strahlengang der herkömmlichen Abtastoptik. Die Strahlabtastung der Glasplatte 248 wird von einem Dokument 247 oder einer Abdeckplatte 240 diffus reflektiert oder reflektiert. Das reflektierte Licht wird mit Hilfe einer Linse 254 gesammelt und fällt dann über eine zylindrische Linse bzw. Zylinderlinse 256 auf einen Fotosensor 255 ein. Die zylindrische Linse 256 oder ein Keil, der vor der lichtempfindlichen Vorrichtung des Fotosensors 255 vorgesehen ist, bewirken, dass die Form des Strahls sich in Entsprechung zu dem Abstand des Reflexionsstrahls ändert. Dies beruht auf der Orientierung der zylindrischen Linse 256 oder derjenigen des Keils. Es sei angenommen, dass die zylindrische Linse 256 so orientiert ist, um den einfallenden Lichtstrahl in der horizontalen Richtung einer PD zu sammeln.
In der vorstehenden Konfiguration ist die Brennweite in der horizontalen Richtung auf der PD kleiner als die Brennweite in der vertikalen Richtung. Als Folge treten für dieselbe Objektposition zwei Brennpunkte in der horizontalen und vertikalen Richtung auf der Bildseite auf. In diesem speziellen Fall befindet sich der Brennpunkt in der vertikalen Richtung näher bei der Linse als der Brennpunkt in der horizontalen Richtung. Auf der Bildseite treten ebenfalls zwei Brennpunkte auf der Objektseite auf. Wenn deshalb die PD auf der Bildseite fest angeordnet ist und falls der optische Strahlengang lang ist, wird der Lichtstrahl in der vertikalen Richtung gesammelt bzw. fokussiert und in der horizontalen Richtung unscharf abgebildet bzw. verschmiert. Folglich bildet, wie in der 16A gezeigt, der Lichtstrahl einen in horizontaler Richtung länglichen Fleck aus. Falls der optische Strahlengang kurz ist, bildet der Lichtstrahl einen in vertikaler Richtung länglichen Fleck aus, wie in der 16C gezeigt. Bei mittleren Abständen geht der in horizontaler Richtung längliche Fleck sanft über in den in vertikaler Richtung länglichen Fleck, und zwar über einen kreisförmigen Fleck, der in der 16B gezeigt ist.
Das Astigmatismusverfahren verwendet die in den 16A–16C gezeigte lichtempfindliche 2 × 2-Oberfläche und bestimmt mittels der Berechnung von (A1 + A2) – (B1 + B2) einen Abstand. Wenn die Optik beispielsweise so eingestellt ist, um bei einem Abstand zwischen der Abdeckplatte 240 und dem Dokument 247, 15, einen kreisförmigen Strahlfleck gemäß der 16B auszubilden, tritt als Folge der vorgenannten Berechnung ein Signal, das in der 17A gezeigt ist, auf. Wenn das Signal gemäß der 17A unter Verwendung eines im Voraus ausgewählten Schwellenwertes L digitalisiert wird, kann nur ein Signal, das repräsentativ für das Dokument ist, separiert bzw. aufgelöst werden, wie in der 17B gezeigt. Durch Messen der Breite dieses Signals, des Winkels, bei welchem der Rand ausgegeben wird, und eines Zeitintervalls relativ zu einer Referenzposition ist es möglich, die Position und Größe des Dokuments zu bestimmen.
Ein Kopiergerät, das beispielsweise mit der herkömmlichen Randfühlvorrichtung ausgestattet ist, wird für gewöhnlich in einem Raum betrieben, der beispielsweise von Leuchtstofflampen beleuchtet wird. Außerdem, wie in der 18 gezeigt, sind Leuchtstofflampen oder vergleichbare Beleuchtungsvorrichtungen 280 oftmals oberhalb einer Abtastzeile 249 positioniert, weil die Bedienperson das Dokument 247 selbst durch Drücken eines Kopier-Startknopfes kopieren kann, während diese zugleich das Dokument herabdrückt. Für den in der 18 gezeigten speziellen Fall ist das Bild der Lampen 280 merklich verschmiert bzw. unscharf, weil die Lampen 280 entfernt von den Brennpunkten angeordnet sind. Wie jedoch in der 19 gezeigt ist, erstreckt sich das Bild der Lampen 280 über die PD-Oberfläche eines großen Lichtbildes. Falls (A1 + A2) – (B1 + B2) in dem vorstehenden Zustand ausgeführt wird, tritt selbst dann ein Signal, das repräsentativ für ein Dokument ist, auf wenn kein Dokument vorhanden ist, wie in der 20 gezeigt.
Eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, welche eine Lösung für das vorstehende Problem darstellt, wird nachfolgend beschrieben werden. Diese Ausführungsform kann auf ein Kopiergerät, ein Faxgerät, einen Scanner oder eine vergleichbare Vorrichtung der Art, die eine Glasplatte umfasst und ein auf der Glasplatte abgelegtes Dokument ausliest, angewendet werden. Bei dieser Art von Vorrichtung kann, wenn die Größe des Dokuments oder die Abweichung des Dokuments relativ zu einer Referenzposition und dessen Neigung im Voraus bekannt sind, die Vorrichtung eine Korrektur ausführen und das Dokument selbst dann genau auslesen, wenn das Dokument nicht korrekt positioniert ist. Zu diesem Zweck ist eine Vorrichtung zum Ausgeben einer Information, die repräsentativ für die Größe und Position eines Dokuments ist, wesentlich. Das Ausführungsbeispiel realisiert eine solche Vorrichtung.
Wie in der 21 gezeigt, umfasst das Ausführungsbeispiel eine Lichtquelle 31 zum Emittieren von Licht. Eine Linse bzw. ein Objektiv 32 sammelt bzw. kollimiert das Licht. Ein teilweise reflektierender Spiegel 33 spielt die Rolle einer Vorrichtung zum Trennen eines optischen Strahlengangs auf der Lichtemissionsseite und eines optischen Strahlengangs auf der Lichtempfangsseite. Ein Scannerabschnitt 34 lenkt den von der Linse 32 ausgegeben Lichtstrahl ab und bewirkt, dass dieser eine Glasplatte 39 abtastet. Während der Strahl die Glasplatte 39 abtastet, fällt Licht, das diffus von einem Dokument 38 reflektiert wird, auf eine Linse, einen Fotosensor 36 und eine zylindrische Linse bzw. Zylinderlinse 37 ein. In der 21 ist auch die Position der Strahlabtastung 40 und der Beleuchtungsvorrichtungen 41 gezeigt.
Für die Lichtquelle 31 kann beispielsweise eine LD (Laserdiode), eine elektrische Glühbirne oder eine LED verwendet werden. Weil das Ausführungsbeispiel bei einem PPC (Normalpapierkopierer; Plain Paper Copier) oder eine vergleichbare, von Hand bedienten Vorrichtung angewendet wird, wird vom Standpunkt der Betriebssicherheit, der effizienten Fokussierung, der Stromersparnis usw. eine LED bevorzugt. Die Linse 32 sollte vorzugsweise so ausgelegt sein, so dass das Licht von der Lichtquelle 31 das auf der Glasplatte 39 abgelegte Dokument effizient beleuchten kann und der Durch messer eines Strahlflecks auf der Glasplatte 39 so weit als möglich verringert werden kann.
Falls die Lichtquelle 31 mit Hilfe einer LD oder einer ähnlichen Lichtquelle mit einem kleinen Emissionsbereich realisiert ist, kann die Linse 32 mit Hilfe einer Kollimatorlinse realisiert sein. Wenn jedoch die Lichtquelle 31 mittels einer LED oder einer ähnlichen Lichtquelle mit einem großen Emissionsbereich realisiert ist, wird es bevorzugt, einen Kondensor bzw. eine Sammellinse zum Sammeln bzw. Fokussieren des auf die Glasplatte 39 einfallenden Lichts zu verwenden. Der teilweise reflektierende Spiegel bzw. das Strahlteilermittel 33 können mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels oder eines ähnlichen Strahlteilers oder eines teilweise durchlässigen Spiegels realisiert werden.
Für den Abtastabschnitt 34 kann der in der 22 gezeigte Hologramm-Scanner, ein Prisma-Scanner, der in der 23 gezeigt ist, oder eine ähnliche drehbewegliche Ablenkungsvorrichtung verwendet werden. Die Konfiguration des Abtastabschnittes 34 hängt von der gewünschten Leistungsfähigkeit ab. Wenn beispielsweise der Ort bzw. Fokus des Abtaststrahls 40 kreisförmig sein sollte, ist der Prisma-Scanner oder der Hologramm-Scanner wünschenswert. Während der Prisma-Scanner im Vergleich zu dem Hologramm-Scanner von Vorteil ist, um Licht effizient auszunutzen, ist der letztgenannte gegenüber dem erstgenannten von Vorteil, wenn ein großer Lichtablenkungswinkel gewünscht ist. Ein Spiegel-Scanner sorgt für einen großen Ablenkungswinkel und ist einfach in der Verwendung, obwohl dieser nicht einen kreisförmigen Fokus realisieren kann. Der Fotosensor 36 kann vorteilliafterweise mit Hilfe einer PD realisiert sein, deren lichtempfindliche Oberfläche in vier Teile in der vertikalen und horizontalen Richtung unterteilt ist.
Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Linien, welche die lichtempfindliche Oberfläche des Fotosensors 36 unterteilen, sich senkrecht oder parallel zu der Richtung der Bewegung eines Bildes erstrecken, das von dem Abtastvorgang des Abtastabschnittes 34 abgeleitet wird.
Der Betrieb des Ausführungsbeispiels wird nachfolgend beschrieben werden, wobei ein Spiegel-Scanner als Beispiel herangezogen wird. Das Licht, das von der Lichtquelle 31 abgestrahlt wird, beleuchtet die Glasplatte 39, die aus einem für Licht transparenten Glas gebildet ist. Das Licht wird durch die Glasplatte 39 transmittiert, falls das Dokument 38 nicht vorhanden ist, oder von dem Dokument 38 gestreut, falls dieses vorhanden ist. Das gestreute Licht wird von der Linse 35 gesammelt und fällt dann auf den Fotosensor 36 ein.
Wie in der 24 gezeigt, sei angenommen, dass der Fotosensor 36 eine lichtempfindliche 2 × 2-Oberfläche aufweist, das heißt vier unterteilte lichtempfindliche Bereiche A1, A2, B1 und B2. Eine Schaltung zum Verarbeiten von Signalen, die von den vier Bereichen A1 – B2 abgeleitet werden, ist ebenfalls in der 24 gezeigt. Auch gezeigt ist eine Berechnungsvorrichtung 42, die Addierer 43a und 43b und Subtrahierer 44a und 44b aufweist. Die Addierer 43a und 43b und die Subtrahierer 44a und 44b wandeln Signale um, die von dem Fotosensor 36 ausgegeben werden, und zwar in vier Signale (A1 + A2), (B1 + B2), (A1 – A2) und (B1 – B2). Wie auch für die Addierer 43a und 43b, kann auch für die Subtrahierer 44a und 44b jegliches gewünschte Verstärkungsverfahren und Berechnungsverfahren verwendet werden, solange diese die gewünschten Signale ausgeben können. Auch die Bereiche A1 und A2 sowie die Bereiche B1 und B2 sollten jeweils nur symmetrisch in Bezug auf den Punkt angeordnet sein, wo die beiden Unterteilungslinien einander schneiden.
Die Signale (A1 + A2) und (B1 + B2) werden einem Subtrahierer 44c eingegeben und auf diese Weise in ein Signal (A1 + A2) – (B1 + B2) gewandelt. Das herkömmliche Astigmatismusverfahren bestimmt die Länge einer optischen Wegstrecke auf der Grundlage des vorgenannten Signals (A1 + A2) – (B1 + B2). Das Ausführungsbeispiel erzeugt zusätzlich die Differenzsignale (A1 – A2) und (B1 – B2) und bewirkt, dass eine Signalverarbeitungsschaltung 45, 24, eine Prozedur ausführt, die anhand der 26A–26D und 27A–27C beschrieben werden soll.
Der Vorteil, der mit den Differenzsignalen (A1 – A2) und (B1 – B2) erzielt werden kann, ist wie folgt. Wie in der 25 gezeigt, sei angenommen, dass das Bild 46 von Störlicht sich über den Fotosensor 36 bewegt und dass der Dokumentfühlvorgang nicht ausgeführt wird, wenn ein nicht gezeigter Digitalisierer, der in der Signalverarbeitungsschaltung 45 vorgesehen ist, die Differenzsignale detektiert.
Wenn sich das Bild 46 über den Fotosensor 36 bewegt, wie in der 25 gezeigt, variieren Signale, die von den Bereichen B1 und B2 abgeleitet werden, sequenziell, wie in der 26A gezeigt. Wenn die Bereiche, wo die Differenzsignale auftreten, als Nicht-Detektionssignale erzeugt werden, wird ein Signal, das in der 26B gezeigt ist, ausgegeben. Die Summensignale (A1 + A2) und (B1 + B2) variieren in der in der 26C gezeigten Weise. Wenn deshalb das Signal (A1 + A2) – (B1 + B2) unter Verwendung des Grundpegels als Schwellenwert digitalisiert wird, wird ein Signal erzeugt, das in der 26D gezeigt ist. Weil das in der 26D gezeigte Signal das Nicht-Detektionssignal ist, ist das von dem Störlicht abgeleitete Signal maskiert und wird dieses nicht detektiert, falls die Bereiche des Detektionssignals, die den Nicht-Detektionssignalbereichen entsprechen, vernachlässigt werden.
Wie in der 27A gezeigt, werden für den Fall einer Reflexion von einem Dokument keine Differenzsignale ausgegeben. Deshalb wird, wie in der 27C gezeigt, ein Signal ausgegeben, das repräsentativ für das Dokument ist und frei von einem Rauschen ist.
Bezug genommen wird nun auf die 28 und 29A–29D, um eine fünfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Diese Ausführungsform bezieht sich auf die Berechnungsschaltung und umfasst Absolutwertschaltungen, die jeweils den Differenzsignalen zugeordnet sind, die von zwei symmetrischen lichtempfindlichen Bereichen abgeleitet werden.
Genauer gesagt, ist diese Ausführungsform identisch zu der vierten Ausführungsform bis zu dem Schritt einer Erzeugung der Summensignale (A1 + A2) und (B1 + B2) und der Differenzsignale (A1 – A2) und (B1 – B2). Wie in der 28 gezeigt, erzeugen Absolutwertschaltungen 51 und 52 jeweils die Absolutwerte der Differenzsignale (A1 – A2) und (B1 – B2). Die Absolutwerte werden jeweils von den Absolutwertschaltungen 51 und 52 ausgegeben und die Summensignale (A1 + A2) und (B1 + B2) werden jeweils von den Addierern 43a und 43b ausgegeben und einer Subtraktion unterzogen. Die Ergebnisse der Subtraktion werden der Signalverarbeitungsschaltung 45 zum Fühlen bzw. Detektieren des Dokuments zugeführt.
Wie die fünfte Ausführungsform das Störlicht ausschließt, wird beschrieben werden, wobei als Beispiel wiederum das in der 25 gezeigte Bild 46 angenommen sei. Die Summensignale (A1 + A2) und (B1 + B2), die von den Addierern 43a und 43b ausgegeben werden, variieren jeweils in der in der 29A gezeigten Weise. Das Differenzsignal (A1 + A2) – (B1 + B2), das heißt ein Abstandssignal tritt auf, wie in der 29B gezeigt. Ein Differenzsignal zwischen den Signalen A1 und A2 tritt nicht auf, weil die Richtung, in welcher die Bereiche A1 und A2 einander gegenüber liegen, senkrecht zu der Richtung der Bewegung des Bildes 46 ist. Was andererseits die Signale B1 und B2 anbelangt, so wird ein Differenzsignal, das in der 29C gezeigt ist, ausgegeben und in ein Signal gewandelt, das durch eine gestrichelte Linie in der 29C angedeutet ist, und zwar mit Hilfe der Absolutwertschaltung 52. Die 29D zeigt ein Signal, das repräsentativ für eine Differenz zwischen den Summensignalen und das Absolutwertsignal des Differenzsignals ist; das Signal tritt auf der negativen Seite auf. Wie auch in der 29D gezeigt ist, kann, wenn ein positiver Schwellenwert L gewählt wird, ein Detektionssignal ausgegeben werden, das frei von falschen Komponenten ist, die dem Störlicht zugeschrieben werden können.
Wie vorstehend ausgeführt, kann durch Kombinieren der Absolutwertsignale, der Differenzsignale und des Astigmatismussignals ein kontinuierlicher Dokumentfühlvorgang frei von einer Unterbrechung ausgeführt werden.
Eine sechste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand der 30 und 31A–31D beschrieben werden. Diese Ausführungsform bezieht sich ebenfalls auf die Berechnungsschaltung. Charakteristische Merkmale dieser Ausführungsform sind ein Abschnitt zum Erzeugen eines Optische-Weglänge-Untersuchungssignals basierend auf der Differenz zwischen den Summensignalen der symmetrischen lichtempfindlichen Bereiche, wie bei dem herkömmlichen Astigmatismusverfahren, und eine Schwellenwert-Einstellschaltung, um einen Schwellenwert für die Digitalisierung des Astigmatismussignals durch Verwendung der Differenz zwischen den zwei symmetrischen lichtempfindlichen Bereichen einzustellen. In der 30 bezeichnen die Bezugszeichen 55 und 56 eine Schwellenwert-Einstellschaltung bzw. eine Digitalisierungsschaltung.
Die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels wird nachfolgend beschrieben werden, wobei wiederum als Beispiel das in der 25 gezeigte Bild 46 angenommen sei. Weil ein Differenzsignal zwischen den Signalen A1 und A2 nicht in dem in der 25 gezeigten Zustand auftritt, wollen wir uns in der nachfolgenden Beschreibung auf die Signale B 1 und B2 konzentrieren. In dem in der 25 gezeigten Zustand variiert das Differenzsignal (B1 – B2), wie in der 31A gezeigt. Die Summensignale (A1 + A2) und (B1 + B2) treten auf, wie in der 31B gezeigt. Als Folge variiert das Astigmatismussignal (A1 + A2) – (B1 + B2) in der Weise, die in der 31C durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist. Wenn das Summensignal von |B1 – B2| und einer Gleichspannungskomponente als Schwellenwertsignal verwendet wird, variiert das Schwellenwertsignal in der Weise, die in der 31C durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Dies vermeidet erfolgreich eine fehlerbehaftete Detektion, die einer Rauschkomponente zugeschrieben werden kann, die von dem Störlicht abgeleitet wird.
Wie vorstehend ausgeführt, kann durch Verwendung des Differenzsignals zum Einstellen eines Schwellenwerts ein stabiler Dokumentfühlvorgang ausgeführt werden, der frei von Fehlern ist, die einem Störlicht zugeschrieben werden können.
Eine siebte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand der 32–37 beschrieben werden. Diese Ausführungsform bezieht sich ebenfalls auf die Berechnungsschaltung und zeichnet sich dadurch aus, dass der Neigungswinkel eines Dokuments relativ zu dem Ort bzw. Fokus eines Abtaststrahls detektiert wird. Genauer gesagt, wie in der 32 gezeigt, bestimmt eine Neigungswinkel-Detektionsschaltung 58 den Neigungswinkel eines Dokuments auf der Basis der Differenzen zwischen den symmetrischen lichtempfindlichen Bereichen des Fotosensors 36.
Die Betriebsweise der siebten Ausführungsform ist wie folgt. Wenn der Ort bzw. Fokus eines Abtaststrahls auf das Dokument 38 in einem speziellen Zustand, der in der 33 gezeigt ist, einfällt, variiert das auf den Fotosensor 36 einfallende Bild sequenziell in der in der 34 gezeigten Weise. In der 33 ist der Fotosensor 36 repräsentativ für die Richtung einer Bewegung des darauf einfallenden Bildes und für die Form des Astigmatismusstrahls, der von dem Reflexionsstrahl von dem Dokument 38 abgeleitet wird. Wenn der Abtastvorgang in der in der 33 durch einen Pfeil angedeuteten Richtung fortschreitet, tritt das Bild, das auf den Fotosensor 36 auftrifft, sequenziell in der Richtung B1 auf, wie in der 34 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt, wie in der 35 gezeigt, variiert das Signal (A1 – A2) zu der negativen Seite hin mit einer kleinen Amplitude, während das Signal (B1 – B2) zu der positiven Seite hin mit einer großen Amplitude variiert.
Wie in der 36 gezeigt, sei angenommen, dass die Richtung des Abtaststrahls dieselbe ist, dass aber die Richtung von Dokumenträndern um 90 Grad gedreht ist. Dann variiert, wie in der 37 gezeigt, das Signal (A1 – A2) zu der positiven Seite hin mit einer großen Amplitude, während das Signal (B1 – B2) mit einer kleinen Amplitude variiert.
Auf diese Weise variieren die Differenzsignale (A1 – A2) und (B1 – B2), die sich auf die Diagonalkomponenten des Fotosensors 36 beziehen, in verschiedener Weise, was von der Richtung des Abtaststrahls und der Orientierung der Ränder eines Dokuments abhängt. Es ist deshalb möglich, die Bedienperson zu warnen, dass die Position des Dokuments relativ zu der Referenzposition geneigt ist oder dass der Neigungswinkel mit Hilfe einer in der Vorrichtung vorgesehenen Schaltung elektrisch korrigiert wird.
Eine achte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand der 38A–41B beschrieben werden. Diese Ausführungsform bezieht sich auf die Anordnung der Lichtempfangsvorrichtung, die zur Bestimmung eines Abstands verwendet wird. Bei dem Ausführungsbeispiel sind das optische Element und der Fotosensor so angeordnet, dass die Längsrichtung des Astigmatismusstrahls, der von dem Reflexionsstrahl von dem Dokument abgeleitet wird, senkrecht zu der Richtung einer Bewegung des Bildes auf dem Fotosensor ist.
Genauer gesagt, wie in den 38A und 38B gezeigt, wird der Abtastabschnitt 34 mit Hilfe eines Spiegel-Scanners realisiert. In diesem Fall bewegt sich das Bild über den Fotosensor 36 horizontal in einer Richtung 81, von der Mitte der optischen Achse aus betrachtet. Die Zylinderlinse 37 zum Erzeugen eines Astigmatismus ist so positioniert, dass eine Richtung 80, in welcher der Sammel- bzw. Fokussierungseffekt der Linse 37 zur Verfügung steht, mit der Richtung 81 zusammenfällt. In dieser Anordnung bilden der Reflexionsstrahl von einem Dokument, der sich über einen kurzen optischen Strahlengang ausgebreitet hat, und der Reflexionsstrahl von einer Abdeckplatte, der sich über einen langen optischen Strahlengang ausgebreitet hat, jeweils einen in vertikaler Richtung länglichen Astigmatismusstrahlfleck und einen in horizontaler Richtung länglichen Astigmatismusstrahlfleck.
Für den Betrieb sei angenommen, dass das Bild 46 von Störlicht sich über den Fotosensor 34, wie in der 39 gezeigt, bewegt. Dann variieren die Sumensignale (A1 + A2) und (B1 + B2), die von dem Fotosensor 34 ausgegeben werden, jeweils, wie in den 40A und 40B gezeigt. Die 41A und 41B zeigen, wie das Abstandssignal (A1 + A2) – (B1 + B2) variiert, wenn die Richtung des Astigmatismus horizontal ist bzw. wenn dessen Richtung vertikal ist. Wie die 41A und 41B anzeigen, ist der Abschnitt, in welchem das Signal, das von dem Störlicht abgeleitet wird und eine fehlerbehaftete Detektion bewirkt und auf der positiven Seite auftritt, kürzer, wenn der Astigmatismus vertikal orientiert ist, als wenn dieser horizontal orientiert ist. Daraus folgt, dass durch Orientieren der optischen Vorrichtung in der Weise, dass die Längsrichtung des Astigmatismusstrahls, der von einem Reflexionsstrahl von einem Dokument abgeleitet wird, senkrecht zu der Richtung einer Bewegung des Bildes auf dem Fotosensor ist, es möglich ist, den Bereich zu verkleinern, in welchem ein Rauschen, das dem Störlicht zugeschrieben werden kann, auftritt, und deshalb einen stabilen Dokumentfühlvorgang zu realisieren.
Die 42 zeigt eine neunte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt ist, ist diese Ausführungsform durch eine Detektionsschaltung für eine fehlerhafte Einstellung 60 gekennzeichnet. Diese Schaltung 60 detektiert eine fehlerbehaftete Einstellung auf der Grundlage der Differenzsignale, die von den diagonalen lichtempfindlichen Bereichen des Fotosensors abgeleitet werden.
Solange das Störlicht nicht vorhanden ist und jede optische Vorrichtung korrekt eingestellt ist, variiert der Strahlfleck, der auf dem Fotosensor zum Detektieren eines Abstands mit Hilfe des Astigmatismusverfahrens ausgebildet ist, symmetrisch sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung in Bezug auf den Schnittpunkt der Teilungslinien, wie vorstehend ausgeführt. In diesem Zustand treten keine Differenzsignale auf, die sich auf die diagonalen Komponenten beziehen. Wenn jedoch die Einstellung von irgendeiner der optischen Vorrichtungen fehlerbehaftet ist, treten die Differenzsignale selbst dann auf, wenn kein Störlicht vorhanden ist. Das Ausführungsbeispiel beobachtet die Differenzsignale, um Ausgangssignale oberhalb eines im Voraus gewählten Pegels bei Abwesenheit von Störlicht zu detektieren, um so eine fehlerbe haftete Einstellung zu detektieren. Auf diese Weise kann durch Verwendung des Ausgangssignals der Detektionsschaltung für eine fehlerbehaftete Einstellung 60 bestimmt werden, ob die Einstellung zum Zeitpunkt der Montage akzeptabel ist oder nicht, oder kann eine Fehlfunktion aufgefunden werden, die einer fehlerbehafteten Einstellung nach der Auslieferung zugeschrieben werden kann.
Die 43 zeigt eine zehnte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, zeichnet sich diese Ausführungsform durch Einstellungskorrekturschaltungen 61a und 61b aus. Diese Schaltungen 61a und 61b empfangen jeweils die Differenzsignale (A1 – A2) und (B1 – B2) und korrigieren elektrisch jegliche fehlerhafte Einstellung, die durch die Differenzsignale wiedergegeben wird. Weil diese Ausführungsform eine Einstellung korrigiert, wenn Differenzsignale vorhanden sind, sollten Korrektursignale, die von den Schaltungen 61a und 61b ausgegeben werden, vorzugsweise den Addierern 43a bzw. 43b eingegeben werden.
Für die Korrektur einer fehlerhaften Einstellung können die Verstärkungsfaktoren der Addierer 43a und 43b angepasst bzw. eingestellt werden. Genauer gesagt, sei angenommen, dass ein Störlicht nicht vorhanden ist, dass jedoch die Ausgangssignale der Subtrahierer 44a und 44b vorhanden sind. Dann ist der Hauptgrund für ein solches Auftreten eine Abweichung in der Einstellung von irgendeinem der optischen Elemente der Lichtempfangs- oder Abstandsbestimmungsvorrichtung oder ein Fehler in der Schaltungskonstanten einer Schaltung zum Ausführen einer Verstärkung und einer arithmetischen Operation mit den Ausgangssignalen des Fotosensors. Diese Art einer Fehlerabweichung kann korrigiert werden, falls die Verstärkungsfaktoren der Addierer 43a und 43b in Entsprechung zu den Differenzsignalen eingestellt werden.
Eine Korrektur unter Verwendung der Einstellungskorrekturschaltungen 61a und 61b verbessert eine einfache Anpassung zum Zeitpunkt der Montage und verringert die Kosten der Schaltungselemente.
Anhand der 44A–44D wird eine elfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Störlicht kann in einem gewissen Umfang beseitigt werden, falls die Richtung eines Abtaststrahls mit der Unterteilungslinie des Fotosensors zusammenfällt. Wie jedoch in den 44A–44D gezeigt ist, ist das Bild 46, welches den Fotosensor 36 abtastet, manchmal geneigt, was beispielsweise an der Anordnung der Vorrichtung in einem Raum liegt. Selbst in einem solchen Zustand ermöglicht die elfte Ausführungsform, dass der Winkel des Fotosensors 36 später eingestellt bzw. angepasst werden kann, um den Einfluss des Störlichts auszuschließen. Genauer gesagt, ist der Fotosensor 36 (in der 44A durch eine gestrichelte Linie angedeutet) an einer Vorrichtung befestigt, die drehbeweglich um die optische Achse des empfangenen Lichts befestigt ist. Die Vorrichtung wird in Entsprechung zu dem Neigungswinkel des Bildes 46 gedreht, um den Fotosensor 36 zu einer Position zu überführen, der in der 44A durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist.
Die 44D zeigt, wie das Ausgangssignal des Fotosensors 36, das von dem Abtaststrahl abgeleitet wird, variiert. Wie gezeigt ist, erzeugt der Fotosensor 36 ein Ausgangssignal Q1, wenn dieser in der normalen Position gehalten wird, oder erzeugt dieser ein Ausgangssignal Q2, wenn dieser gedreht wird. Auf diese Weise kann, weil das Astigmatismusverfahren ein Detektionssignal mit Hilfe eines Schwellenwertes erzeugt, eine Einstellung selbst dann vorgenommen werden, wenn die Signalintensität auf Grund der Drehung des Fotosensors 36 variiert, und zwar ohne dass Zuflucht genommen wird auf die Modifikation oder Anpassung der anderen strukturellen Elemente.
Die 45A und 45B zeigen eine zwölfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der 45A gezeigt, sind der Kondensor 35, die Zylinderlinse 37 und ein Fotosensor 36 an einem hohlen zylindrischen Halter 70 befestigt, der um die optische Achse drehbeweglich ist. In dieser Konfiguration können der Kondensor 35, die Zylinderlinse 37 und der Fotosensor 36 gemeinsam miteinander gedreht werden. Deshalb sind selbst dann, wenn ein solcher Lichtempfangsabschnitt gedreht wird, um den Einfluss von Störlicht auszuschließen, Signale, die von dem Fotosensor 36 ausgegeben werden, nicht verschlechtert. Dies ist auch der Fall, wenn nur die Zylinderlinse 37 und der Fotosensor 36 an dem Halter 70 befestigt sind. Es sei angemerkt, dass der Halter 70 nicht zylindrisch sein muss. Der Knackpunkt ist, dass der Halter 70 gemeinsam mit dem Kondensor 35, der Linse 37 und dem Fotosensor 36 um die optische Achse drehbeweglich sein muss.
Die 46 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt ist, sind die Linsen 35 und 70 einstückig miteinander in der Form einer einzigen Linse 71 formgegossen. Während die Linse 71 durch einfaches Anhaften bzw. Ankleben der Linsen 35 und 37 ausgebildet werden kann, wird es bevorzugt, und zwar vom Standpunkt der Genauigkeit und einfachen Handhabung, diese Form zu gießen. Die Linse 71 ist gemeinsam mit dem Fotosensor 36 an einem hohlen zylindrischen Halter 70 befestigt.
Die 47 zeigt eine vierzehnte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt ist, ist eine Zylinderlinse 72 oder ein Element, das die Wirkung einer Zylinderlinse hat, an der lichtempfindlichen Oberfläche (Bereiche A1 – B2) des Fotosensors 36 angebracht bzw. angeklebt. Der Fotosensor 36 mit der Zylinderlinse oder einem ähnlichen Element 72 ist allgemein mit dem Bezugszeichen 73 bezeichnet. Weil ein Fotosensor normalerweise mit einem Kunstharz verpackt bzw. montiert wird, wird es bevorzugt, die Zylinderlinse durch ein Verpackungselement zu realisieren.
Wie vorstehend ausgeführt, erzielen die vierte bis vierzehnte Ausführungsform zahlreiche nicht da gewesene Vorteile wie folgt:

(1) Ein Signal, das einem Störlicht zugeschrieben werden kann, das heißt einer Beleuchtungsvorrichtung, kann klar von einem Signal, das ein Dokument wiedergibt, unterschieden und ausgeschlossen werden.
(2) Ein Dokument kann kontinuierlich und genau gefühlt bzw. detektiert werden, so dass das resultierende Signal frei von einer Verschlechterung ist, die einem Störlicht zugeschrieben werden kann.
(3) Ein fehlerhafter Fühlvorgang, der einem Störlicht und anderen Rauschkomponenten zugeschrieben werden kann, wird vermieden, so dass ein Dokument stabil gefühlt bzw. detektiert werden kann.
(4) Selbst dann, wenn die Bedienperson ein Dokument auf einer Glasplatte in einer geneigten Position ablegt, kann der Neigungswinkel des Dokuments detektiert werden.
(5) Der Abschnitt, in welchem ein Rauschen, das einem Störlicht zugeschrieben werden kann, auftritt, kann verkleinert werden.
(6) Eine Einstellung zum Zeitpunkt der Montage und die Detektion einer Fehlfunktion nach dem Versand kann vereinfacht werden.
(7) Eine Schaltung für eine arithmetische Operation kann mit Hilfe von kostengünstigen Elementen realisiert werden.
(8) Der Winkel kann in einfacher Weise über einen breiten Bereich eingestellt bzw. angepasst werden, um dem Einfluss eines Störlichts, das einem Standort in einem Raum zugeschrieben werden kann, auszuschließen. Außerdem ist das Ausgangssignal frei von einer Verschlechterung, die einer Einstellung bzw. Anpassung zugeschrieben werden kann.
(9) Die Anzahl von Elementen ist kleiner, um die Struktur zu vereinfachen. Dies minimiert die Bereiche, die für eine Einstellung betätigt werden müssen, und erleichtert so die Winkelanpassung bzw. Winkeleinstellung gegenüber einem Störlicht.

Zahlreiche Modifikationen werden für den Fachmann auf diesem Gebiet nach einem Studium der Lehren der vorliegenden Offenbarung möglich sein, ohne deren Schutzbereich zu verlassen.

Claims

Dokumentfühlvorrichtung, die folgendes umfaßt: einen Lichtemittierabschnitt (250), um einen Lichtstrahl zu emittieren; und einen Lichtempfangsabschnitt, um einen Reflexionsstrahl von einem Dokument zu empfangen, das durch den Lichtstrahl beleuchtet wird; wobei der Lichtempfangsabschnitt einen Kondensor (254), um den Reflexionsstrahl zu kondensieren, und einen Fotosensor (255), der wenigstens vier lichtempfindliche Bereiche (A1 A2, B1, B2) hat, die symmetrisch bezüglich eines Zentrums des Fotosensors angeordnet sind umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zylindrische Linse (256) oder ein Keil vor dem Fotosensor (255) ist, ein Signavon zwei lichtempfindlichen Bereichen, die symmetrisch bezüglich des Zentrums des Foto sensors angeordnet sind, abgeleitet wird, und die Differenz zwischen den beiden Signalen für das Fühlen des Dokuments berücksichtigt wird.
Dokumentfühlvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die wenigstens vier lichtempfindlichen Bereiche durch Linien unterteilt sind, wobei die Linien senkrecht oder parallel zu einer Richtung sind, in der das Licht das Dokument abtastet.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, bei welcher der Lichtempfangsabschnitt durch eine Spann- bzw. Halteeinrichtung gehalten wird, die um eine optische Achse des einfallenden Lichts drehbar ist.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, bei welcher der Kondensor, die zylindrische Linse und der Lichtempfangsabschnitt durch eine Spann- bzw Halteeinrichtung gehalten wird, die um eine optische Achse des einfallenden Lichts drehbar ist.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, bei welcher der Kondensor und die zylindrische Linse als eine einzige Linse realisiert sind.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, bei welcher der lichtempfindliche Abschnitt an die zylindrische Linse angeklebt ist bzw. daran haftet oder durch eine Baugruppe bzw. Packung realisiert ist, die die Funktion einer zylindrischen Linse bzw. eines zylindrischen Objektivs hat.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, die weiter folgendes umfaßt: eine transparente Glasplatte, auf die ein Dokument zu legen bzw. zu laden ist; eine Abdeckplatte, die geöffnet werden kann und die das Dokument, das auf die Glasplatte gelegt ist, abdecken kann; eine Abtasteinrichtung, um den Lichtstrahl des lichtemittierenden Abschnitts zu veranlassen, sequentiell eine Unterseite der Abdeckplatte und dann das Dokument abzutasten, wobei die Lichtempfangseinrichtung in Antwort auf Licht, das von dem Dokument reflektiert wird, ein Signal ausgibt, das einer Länge eines Einfallpfades entspricht, und der Kondensor an eine Vorderseite der Fotosensoreinrichtung auf einer optischen Achse der Fotosensoreinrichtung angrenzt, um einfallendes Licht auf einen einzigen Punkt zu konzentrieren; und eine Signalverarbeitungseinrichtung, um elektrisch die Signalausgabe von der Lichtempfangseinrichtung zu verarbeiten, um dadurch das Signal zu binärisieren; wobei die Signalverarbeitseinrichtung wenigstens eine Schaltung umfaßt, um zu bestimmen, dass Signale, die von wenigstens zwei symmetrischen der wenigstens vier lichtempfindlichen Bereichen der Fotosensoreinrichtung abgeleitet werden, sich in ihrer Stärke unterscheiden.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, bei welcher die Signalverarbeitungseinrichtung wenigstens eine Berechnungsschaltung umfaßt, um einen Absolutwert einer Differenz in der Stärke zwischen den Signalen, die von den wenigstens zwei symmetrischen lichtempfindlichen Bereichen abgeleitet werden, auszugeben.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, bei welcher die Signalverarbeitungseinrichtung wenigstens eine Schwellenwerteinstellschaltung umfaßt, um einen Schwellenwert zur Binärisierung einzustellen, indem eine Differenz in der Stärke zwischen Signalen verwendet wird, die von wenigstens zwei symmetrischen lichtempfindlichen Bereichen abgeleitet werden.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, bei welcher wenigstens eine Differenz in der Stärke zwischen Signalen, die von den wenigstens zwei symmetrischen lichtempfindlichen Bereichen abgeleitet werden, detektiert wird, um zu bestimmen, dass das Dokument, das auf die Glasplatte gelegt ist, bezüglich eines Orts einer Strahlabtastung geneigt ist.
Dokumentfühlvonichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, bei welchem die Fotosensoreinrichtung und entweder die zylindrische Linse oder der Keil derartig angeordnet sind, dass eine Ausbreitrichtung eines Astigmatismus des Lichts, das von dem Dokument reflektiert wird, das durch die zylindrische Linse oder den Keil gefühlt werden sollte, senkrecht zu einer Richtung ist, in der ein Bild, das auf die Fotosensoreinrichtung fällt bzw. einstrahlt, sich aufgrund eines Abtastens der Abtasteinrichtung bewegt.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, die weiter eine Fehleinstellungs-Detektionsschaltung zum Detektieren einer fehlerhaften Einstellung der Lichtempfangseinrichtung umfaßt, wenn ein Signal, das für eine Differenz in der Stärke zwischen Signalen, die von den zwei symmetrischen lichtempfindlichen Bereichen abgeleitet werden, repräsentativ ist, über eine vorausgewählte Zeitdauer andauert.
Dokumentfühlvonichtung wie in Anspruch 7 beansprucht, die weiter eine Einstellkorrekturschaltung umfaßt, um eine fehlerhafte Einstellung der Lichtempfangseinrichtung zu detektieren, wenn ein Signal, das für eine Differenz in der Stärke zwischen Signalen repräsentativ ist, die von den zwei symmetrischen lichtempfindlichen Abschnitten der Fotosensoreinrichtung abgeleitet werden, über eine vorausgewählte Zeitdauer andauert und um die fehlerhafte Einstellung zu korrigieren, um es dadurch dem Dokument zu erlauben, genau durch die elektrische Verarbeitung gefühlt zu werden.
Dokumentfühlvonichtung wie in irgendeinem der Ansprüche 7 bis 13 beansprucht, bei welcher der Lichtemittierabschnitt eine LED umfaßt, die Abtasteinrichtung den Lichtstrahl mit einem rotierenden oder einem vibrierenden Reflexionsglied steuert, um dadurch den Strahl zu veranlassen, ein Dokument abzutasten; und weiterumfassend eine optische Isolatoreinrichtung (23), um Licht, das von dem Dokument reflektiert wurde, und das Licht von dem Lichtemittierabschnitt zu trennen; wobei der Kondensor das Licht, das durch die optische Isolatoreinrichtung separiert wurde, konzentriert.
Dokumentfühlvorrichtung wie in Anspruch 14 beansprucht, bei welchem die optische Isolatoreinrichtung ein transparentes Glied umfaßt, das einen Spiegelabschnitt enthält.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei welcher der Kondensor und die zylindrische Linse bzw. das zylindrische Objektiv einstückig miteinander geformt bzw. gegossen sind.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei welcher der Kondensor und die optische Isolatoreinrichtung einstückig miteinander geformt bzw. gegossen sind.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 14 beansprucht, bei welcher die optische Isolatoreinrichtung einen Abschnitt zum Trennen des Lichts, das von dem Dokument reflektiert wird, umfaßt, während das Licht, das von der Lichtquelle austritt, reflektiert wird, und wobei der Abschnitt eine Vorstehung umfaßt, die von dem optischen Isolator vorsteht und einen Spiegel enthält.
Dokumentfühlvorrichtung, wie in Anspruch 14 beansprucht, bei welcher die LED eine Emissionsfläche hat, deren Durchmesser kleiner gleich 0,1 mm ist.